МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ В НАУКЕ И ТЕХНИКЕ

1

• Авторы
• Файлы

Бичурин М.И. Петров В.М. Филиппов Д.А. Козин А.В. Srinivasan G. Nan C.W. Статья в формате PDF 108 KB

Магнитоэлектрический (МЭ) эффект заключается в индуцировании электрической поляризации в материале во внешнем магнитном поле или в появлении намагниченности во внешнем электрическом поле. Общим для монокристаллических материалов является то, что МЭ эффект наблюдается в большинстве из них при температурах, значительно ниже комнатной. Это связано с низкими температурами Нееля или Кюри для этих материалов. МЭ коэффициенты обращаются в нуль, как только температура приближается к точке перехода в неупорядоченное состояние. Кроме того, монокристаллические материалы хаpaктеризуются малыми значениями МЭ коэффициентов, величина которых недостаточна для пpaктического использования этих материалов. В значительной степени от указанных недостатков свободны композиционные материалы на основе ферритов и пьезоэлектриков. Для композиционных материалов открываются широкие возможности варьирования их физических свойств, а значит и оптимизации хаpaктеристик устройств на их основе [1-3].

Температурная зависимость МЭ эффекта в антиферромагнетиках может быть использована для определения температуры Нееля. Такая возможность обусловлена тем, что МЭ восприимчивость обращается в нуль при температурах выше температуры Нееля. Достоинством композиционных материалов является то, что МЭ эффект в них может быть использован для определения температуры Кюри для сегнетоэлектрической фазы. Кроме того, структура тензора МЭ восприимчивости может быть использована при уточнении симметрии кристаллических структур фаз слоистого композита. МЭ восприимчивость и МЭ коэффициент по напряжению определяются параметрами фаз композита и их объемными долями. Поэтому измеренные значения МЭ параметров могут быть использованы при определении таких параметров исходных компонент композита, как коэффициенты жесткости, податливости, пьезоэлектрические коэффициенты, диэлектрическая и магнитная проницаемости, пьезомагнитные модули. Параметры максвелл-вагнеровской релаксации и резонансной дисперсии МЭ параметров также могут быть использованы для уточнения таких параметров фаз, как электрическая проводимость, диэлектрическая проницаемость и т.п.

Известно, что магнитная восприимчивость феррита имеет резонансную зависимость от внешнего постоянного электрического поля. Наблюдение магнитного резонанса в феррите становится возможным в электрическом поле при использовании слоистого композиционного материала, в котором одной из компонент является исследуемый феррит. Указанный метод наблюдения ферромагнитного резонанса во внешнем постоянном электрическом поле основан на эффекте изменения частоты магнитного резонанса при воздействии на образец внешнего постоянного электрического поля. При этом система магнитной развертки может быть упрощена или исключена, а для перестройки частоты магнитного резонанса используется источник напряжения.

Одним из перспективных направлений использования композиционных феррит-пьезоэлектрических материалов является создание датчиков физических величин с широким частотным диапазоном. Керамическая технология изготовления композиционных материалов обуславливает их низкую стоимость по сравнению с монокристаллическими и поликристаллическими материалами и позволяет изготавливать датчики в микроэлектронном исполнении. В качестве примеров таких устройств можно указать датчики постоянного и переменного магнитного поля на основе многослойных и объемных композиционных МЭ материалов, пригодные для промышленного изготовления с применением микроэлектронной технологии.

Перспективной областью применения МЭ взаимодействия является создание СВЧ устройств на его основе. В частности, сдвиг линий магнитного резонанса под действием электрического поля, может быть использован для построения электрически управляемых модуляторов, переключателей, фильтров, датчиков мощности, фазовращателей и невзаимных устройств (вентилей, циркуляторов). Предложена конструкция однорезонаторного и двухрезонаторного МЭ фильтров с электрическим управлением, на основе слоистой феррит-пьезоэлектрической структуры состава монокристаллический ЖИГ - ЦТС.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Bichurin M.I., Petrov V.M., Srinivasan G. Theory of low-frequency magnetoelectric coupling in magnetostrictive-piezoelectric bilayers // Phys. Rev. B, 2003, v. 68, p. 054402 (1-13).
2. Bichurin M. I., Petrov V. M., Ryabkov O. V., Averkin S. V., and Srinivasan G. Theory of Magnetoelectric Effects at Magnetoacoustic Resonance in Ferromagnetic-Ferroelectric Heterostructures // G.. Phys. Rev. B, 2005, V. 72, P. 060408 (R).
3. Бичурин М.И., Петров В.М., Филиппов Д.А., Srinivasan G., Nan C.W. Магнитоэлектрические материалы - М.: Академия Естествознания, 2006. - 296 с.

---